el taladro y sus componentes

El Taladro
y sus
Componentes
Historia:
* Los Chinos son los pioneros (agua salada y sal común)
* Primera técnica utilizada fue la percusión
* Primer pozo perforado en América: Drake en Pensilvania
año 1859 a una profundidad de 69´
* En Venezuela comenzó en 1878, hacienda la Alquitrana
Edo.Táchira (27 mts.)
* El pozo Zumaque-1 en 1914.
PROGRESOS :
. Obtención de grandes profundidades
. Aumento de las tasas de penetración ( hasta 2500´/día )
. Perforación horizontal y altamente inclinados
. Fluidos de perforación ( viscoelásticos, biopolímeros )
. Turboperforación
. Mechas Policristalinas e impregnadas de diamante
. Control computarizado de la perforación
. Perforación bajo balance
ACTUALIDAD:
Proceso rápido y económico
Mejor rendimiento (calidad) en:
.
.
.
.
.
.
.
Mechas Policristalinas
Portamechas
Elementos estructurales
Fluidos de perforación
Turboperforación
Perforación con gas, aire.
Otros
Equipos de Perforación:
Deben cumplir funciones especificas eficientes
* Componentes diseñados en forma tal que cumplan con el
tipo de trabajo que deberán realizar
. Capacidades equivalentes en cuanto a potencia, capacidad
de peso soportado y longitud de la tubería
. Facilidad de movilidad
. Requerimientos de energía para elevación, rotación y
circulación
.Tamaño adecuado de todo el equipo principal y auxiliar.
(torre, bombas, mesa rotatoria, bloque viajero, gancho, plantas eléctricas, etc.)
Sistema de Potencia :
Constituido por motores de combustión interna, los cuales generan la
fuerza o energía requerida para la operación de todos los componentes
de un taladro de perforación.
En un taladro de perforación se necesitan varios motores para proveer
esta energía, estos en su mayoría son del tipo Diesel por la facilidad
de conseguir el combustible; dependerá del tamaño y capacidad de la
torre, él numero de motores a utilizar. La energía producida es
distribuida al taladro de dos formas: mecánica o eléctrica
Sistema de Levantamiento :
“ Soporta todo el sistema de rotación,mediante la utilización de
equipos apropiados capaces de levantar, bajar y suspender los
pesos requeridos por el “
Componentes :
* Estructura de soporte:
Torre o Cabria, Corona, Encuelladero, Plataforma o Piso del
taladro, Sub-estructura, Consola del Perforador.
* Equipo de Levantamiento:
Malacate, Bloque Corona y Bloque Viajero, Gancho, Cable
de Perforación, Cuñas, Llaves de Potencia.
Torre o Cabria de Perforación:
Es una estructura grande que soporta mucho peso, tiene cuatro
patas que bajan por las esquinas de la infraestructura o subestructura. Soporta el piso de la instalación y además provee un
espacio debajo del piso para la instalación de válvulas especiales
llamadas Impide reventones.
Características:
Altura: Desde 69´ hasta 189´(142´ la mas común)
Capacidad: Depende de la carga que puedan suspender
* Ligeras
* Medianas
* Pesadas
Las mas comunes entre 250 y 750 toneladas
La mayoría de las torres pueden soportar vientos de 100 - 130 mph . Con la
tubería parada en la torre (75 mph) y sin tubería (115 mph)
Corona:
Medio por el cual se transmite el peso de la Sarta de Perforación
a la torre. En ella se encuentran una serie de poleas que forman el
Bloque Corona o fijo, el cual sostiene y da movilidad al Bloque
Viajero.
Encuelladero:
Constituye una plataforma de trabajo ubicada en la torre a una altura
aproximada entre 80’ y 90’ y permite que el encuellador coloque las parejas
de tubería y portamechas mientras se realizan operaciones como cambio de
mechas, bajada de revestidores, etc. Para ello, este accesorio consta de una
serie de espacios semejando un peine donde el encuellador coloca la tubería
Plataforma o Piso del Taladro :
“Estructura colocada debajo de la torre y encima de la Sub-estructura donde
se realizan la mayoría de las operaciones de perforación “
Accesorios:
Malacate, Mesa Rotatoria, Consola del Perforador, Llaves de
Tenazas, Hueco ratón, Hueco de rata, Carreto Hidráulico, etc.
Sub- estructura:
“Armadura grande de acero que sirve de soporte a la torre y los
componentes del equipo de perforación. Proporciona espacio bajo el piso de
la torre para instalar los Preventores de Reventón y otros equipos de
control de pozos.”
Consola del
Constituye un accesorio que permite que el perforador tenga una visión
Perforador:
general de todo lo que esta ocurriendo en cada uno de los componentes del
sistema: presión de bomba, revoluciones por minuto de la mesa, torque,
peso de la sarta de perforación, ganancia o perdida en el nivel de los
tanques, etc
Se obtiene información sobre : Bombas de lodo, Presión de Bombas, Torque de la Mesa
Rotatoria, Velocidad de la mesa, Torque de las Llaves,
peso suspendido, peso sobre la mecha
Generadores
Generadores
Transformadores
Resistencia de la
formación (amp)
Bombas
Límite-PotenciaMalacate
.
Malacate:
Consiste en un cilindro alrededor del cual el cable de perforación se enrolla
permitiendo Malacate:
el movimiento de la sarta hacia arriba o hacia abajo, dependiendo del tipo
de operación a realizar. Además, el malacate transmite la potencia para
hacer girar la mesa rotatoria, los carretos auxiliares y sistemas de
enrosque y desenrosque de tubería.
Sistema de Frenos:
Constituido por un freno mecánico principal y uno auxiliar que pueden ser
hidráulicos o eléctricos, usados para mover lentamente o para detener la
guaya de perforación. Posee un sistema de seguridad del Bloque Viajero
llamado Crown-o-Matic.
Sistema de Transmisión :
“Transmite la potencia o energía del Malacate a la Mesa Rotatoria “
Esta conformado por :
•
•
•
•
•
•
Bloque Corona
Bloque Viajero
Gancho
Cable de Perforación
Cuñas
Llaves de Potencia
Bloque Corona y Bloque Viajero :
El Bloque Corona esta ubicado en la parte superior de la torre, constituido por
una serie de poleas. El cable de perforación pasa a través de estas poleas y llega
al Bloque Viajero, el cual esta compuesto de un conjunto de poleas múltiples por
dentro de las cuales pasa el cable de perforación y sube nuevamente hasta el
Bloque Corona.
Su función es la de proporcionar los medios de soporte para suspender las
herramientas. Durante las operaciones de perforación se suspenden el Gancho, la
Unión Giratoria, el Cuadrante, el Top Drive, la Sarta de Perforación y la Mecha.
Gancho:
Herramienta localizada debajo del Bloque Viajero al cual va unido y del
cual esta suspendida la Unión Giratoria, el Cuadrante y la Sarta de
Perforación durante las operaciones de perforación. Sostiene al Elevador
durante el ascenso y descenso de la tubería o sarta.
Están diseñados de acuerdo al peso máximo que puedan levantar, varia
entre 50 y mas de 600 Toneladas
Cable de Perforación:
Cable metálico hecho exteriormente de acero mejorado, unido entre si por
rotación Su función es resistir la fuerza o peso de la sarta durante las
operaciones de sacada y metida de tubería. Tiene un diámetro variable entre 1
pulgada a 1 3/4 de pulgada y esta enrollado en grandes carretos.
Uno de sus extremos va enrollado al tambor del Malacate y el otro llamado
línea muerta va conectado al tambor de reserva. Su rendimiento se mide en Ton /
Milla
Cuñas:
Conjunto de piezas flexibles cuya superficie interior es curva y dentada.
Durante el viaje de tubería , la Sarta de Perforación se sostiene
alternativamente por el Bloque Viajero y las Cuñas, las cuales se introducen
en la abertura cónica en el centro de la Mesa Rotatoria, rodean la tubería de
perforación sujetándola por acción combinada de fricción y mordedura.
Llaves de Potencia :
Permiten desenroscar la tubería de perforación en el momento de hacer un
viaje , ejerciendo fuerza sobre la tubería. Igualmente, al meter la sarta de
perforación se invierte el proceso y se procede a enroscar las uniones.
Sistema de Rotación:
Es aquel que permite girar la Sarta de perforación y que la mecha perfore
un hoyo desde la superficie hasta la profundidad programada.
Esta localizado en el área central del sistema de perforación y es uno de
los componentes mas importantes de un taladro.
Esta compuesto por:
•
•
•
•
•
•
Mecha de Perforación
Portamechas o Lastrabarrenas
Tubería de Perforación
Cuadrante o Kelly
Unión Giratoria
Mesa Rotatoria
Mechas de Perforación:
Su funcionamiento óptimo es la base principal del proceso de perforación
rotatoria. Cuando esta en el fondo haciendo el hoyo, produce ganancias solo
mientras sea efectiva
Para hacerla perforar es necesario aplicarle peso mediante el uso de
Portamechas y rotación a través de la Mesa Rotatoria. Su desempeño
depende de muchas variables como: tipo de formación y el control de las
mismas permitirá perforar un hoyo al menor costo por pie
Portamechas o Lastrabarrenas:
Tubería especial encargada de darle peso a la mecha, conformada por
cilindros de acero hueco con paredes muy gruesas de una longitud de mas o
menos 30 pies.
Proporciona peso a la mecha manteniendo peso en la sección inferior de la
sarta. Ademas, proporciona efecto de péndulo para causar que la mecha
perfore un hoyo lo mas vertical posible .
El peso de los portamechas depende de su longitud, diámetro interno y
externo. Su longitud API es de 30 pies.
Tubería de Perforación:
Constituye la mayor parte de la Sarta de perforación. Esta soportada en su
extremo superior por el Cuadrante o Kelly, el cual la hace girar por el efecto de
la Mesa Rotatoria.
Permite que el fluido de perforación se desplace hacia abajo hasta llegar a la
mecha y luego salir por el espacio anular.
Los tramos de tubería se unen entre si por medio de roscas, las cuales están
diseñadas para soportar grandes esfuerzos de tensión, enrosque y desenrosque
constante, pandeo, torsión y otros esfuerzos que pueden ocasionar fallas en la
tubería de perforación.
Cuadrante o Kelly:
Tubo de acero pesado, hueco, que tiene generalmente forma Hexagonal. Esta
suspendido en su extremo superior de la Unión Giratoria; pasa a través del
hueco de la Mesa Rotatoria y esta conectado a la sarta de perforación.
La parte exterior del Cuadrante es hexagonal para poder así transmitir el
momento de torsión de la Mesa Rotatoria a la tubería de perforación. Su
longitud es de 40 a 50 pies
Maniobras durante la perforación
Unión Giratoria
Se encuentra colgando del Gancho, muy cerca del Bloque Viajero. Esta
conectado a la parte superior de la válvula del Cuadrante, soportando todo el
peso de la sarta mientras se esta rotando.
Esta ubicada en la parte superior de la sarta y permite que el Cuadrante y la
sarta roten libremente durante las operaciones de perforación. Proporciona
una conexión para la manguera rotatoria y separa a través de ella una vía para
que el lodo fluya hacia la parte superior de la unión y de allí a la sarta de
perforación.
Mesa Rotatoria:
Maquinaria sumamente fuerte y resistente que hace girar el Cuadrante y a través
de este a la Sarta de perforación y la Mecha.
Funciona por intermedio de un buje de transmisión,el cual transmite el Momento de
Torsión (torque) e imparte el movimiento giratorio a la sarta. Retiene a las cuñas
que soportan el peso de toda la sarta de perforación cuando esta no esta
soportada por el Gancho y los Elevadores.
Esta compuesta por:
*
*
*
*
Cuerpo de la mesa
Piso de la mesa
Polea del piñón de la transmisión
Conexión directa
Entre sus accesorios mas importantes:
. Buje Maestro
. Buje del Cuadrante
. Kelly Bushing
TOP DRIVE
Consiste en que la sarta de
perforación y el ensamblaje de
fondo reciben la energía para su
rotación, desde un motor que va
colgado del Bloque Viajero. El
equipo cuenta con un Swibel
integrado, un manejador de
tubería, el cual posee un sistema
para enroscar y desenroscar
tubería, una cabeza rotatoria y
válvulas de seguridad
TOP DRIVE
VENTAJAS
DESVENTAJAS
•Menor
Menor tiempo de conexión
•Costo
Costo de adquisición
•Tiempo
Tiempo de viaje
•Instalación
Instalación
•Menos
Menos riesgo de atascamiento
•Mantenimiento
Mantenimiento
diferencial
•Inexperiencia
Inexperiencia del personal
•Perforación
Perforación direccional optima
•Numero
Numero de conexiones
•Toma
Toma de núcleos
•Riesgo
Riesgo de atascamiento durante las
•Repaso
Repaso o rectificación del hoyo
conexiones por longitud de elongación
•Ampliación
Ampliación del hoyo
de tubería
•Disminución
Disminución de accidentes
•Cierre
Cierre mas rápido del pozo en
caso de arremetidas
•Corrida
Corrida de registros dentro de la
tubería
•Ocupación
Ocupación del encuellador
Sistema de Circulación:
Formado por una serie de equipos y accesorios que permiten el movimiento
continuo
del eje principal de la perforación como lo es el fluido de
perforación.
Para su óptimo funcionamiento se deben tener en cuenta varios principios básicos:
* Capacidad adecuada de tanques de reserva
* Disposición de equipos auxiliares para mantener circulación cuando la
bomba este fuera de uso.
* La bomba auxiliar debe estar conectada en forma tal que pueda
usarse para mezclar lodo mientras la bomba principal trabaja en la perforación
* Debe proveerse tanques para la sedimentación de arena, para evitar
la acumulación de este material abrasivo en los tanques de lodo.
Circuito o ciclo del lodo:
Bombas de Lodo
Polea Giratoria (Swibel)
Portamechas (Drill Collars)
Conexiones de Superficie
Cuadrante ( Kelly )
Mecha
Tubo Vertical (Stand Pipe)
Tubería de Perforación
Tubo Canal (Linea de retorno)
Manguera de Lodo
Espacio Anular
Equipos de Control de Solidos
Tanque de Succión
Equipos de circulación:
Son aquellos que movilizan el lodo de perforación a través de todo el sistema de circulación y permiten un mejor
recorrido del mismo.
Componentes:
Bombas de Lodo:
Bombas de Lodo son los componentes primarios de cualquier sistema de circulación de fluido; funcionan con motores
eléctricos conectados directamente a ellas o con energía transmitida por la central de distribución. Tiene mucha potencia y son
capaces de mover grandes volúmenes de fluidos a presiones altísimas. Existen varios tipos de bombas y entre ellas están:
Duplex, Triplex y Centrifugas; la diferencia entre ellas es él numero de pistones
Lineas de Descarga y Retorno:
Conectan las lineas que transportan el lodo bajo presión. Las lineas de
descarga llevan el lodo fresco y tratado a la Sarta de Perforación. La linea
de retorno lleva el lodo conteniendo ripios y gases por gravedad desde la
boca del pozo al área de acondicionamiento.
Tubo Vertical: (Stand Pipe )
Esta ubicado paralelo a una de las patas de la torre y conecta la línea de
descarga de las bombas de lodo con la manguera de lodo, la cual se conecta
con la unión giratoria y permite el paso del lodo a través de la misma. Tanto
la manguera de lodo como la unión giratoria se pueden mover verticalmente
hacia arriba o hacia abajo cuando así se requiera
Manguera Rotatoria :
Manguera de goma con extremo muy fuerte , flexible y reforzada que
conecta el Tubo Vertical en la Unión Giratoria. Debe ser flexible para
permitir el movimiento vertical libremente
Area de Acondicionamiento del Lodo :
Constituida por una serie de equipos que permiten acondicionar el lodo
eliminándole gran cantidad de solidos indeseables que han sido incorporados
durante la perforación
Equipos limpiadores de lodo:
Tanque de Asentamiento:
Permite la deposición de solidos por gravedad durante el proceso de tratamiento
del lodo.
Vibradores:
pozo a
Separan los ripios cortados al hacer pasar el lodo que viene del
través de una malla o tamiz vibrador que retiene estos solidos grandes
indeseables.
La eliminación de solidos perforados es de vital importancia durante el
proceso de perforación para el buen funcionamiento del fluido de
perforación.
Las mallas utilizadas son intercambiables y de su tamaño dependerá la
presencia o no de solidos grandes en el sistema.
Desarenadores:
Equipos de control de solidos que permiten separar la arena contenida en el
fluido de perforación producto de la perforación.
Funcionan a través del principio de fuerza centrifuga ejercida sobre el fluido
de perforación cuando el mismo pasa por conos.
Limpiador de lodos :
Consiste en una batería de conos colocados por encima de un tamiz de
malla fina y alta vibración. Este proceso remueve los sólidos perforados
de tamaño de arena, aplicando primero el Hidrociclón al lodo y haciendo
caer luego la descarga de los Hidrociclones sobre el tamiz vibratorio de
malla fina.
El lodo y los sólidos que atraviesan el tamiz, son recuperados y los sólidos
retenidos sobre el tamiz se descartan; el tamaño de la malla varia entre
100 y 325 mesh
Centrifuga de Decantación :
Está constituida por un tambor y un transportador que giran e una misma
dirección; pero a diferentes velocidades lo que hace posible controlar la
descarga y el estado de humedad y/o sequedad de los sólidos descartados.
Existen centrifugas de Alta Velocidad (3200 RPM) y de Baja Velocidad (1800
RPM)
Sistema de Seguridad:
Formado por válvulas impiderreventones (BOP), cuya función principal es
controlar mecánicamente una
ARREMETIDA
que si no se controla a
tiempo puede convertirse en un REVENTON
Funciones:
• Permitir un sello del hoyo cuando ocurra una arremetida.
• Mantener suficiente contrapresión en el hoyo.
• Impedir que continúe la entrada de fluidos desde la formación
Componentes:
Preventor Anular
:
Constituido por un elemento de empaque de acero reforzado con goma
especial que cierra y sella la tubería, el cuadrante o el hoyo abierto.
Preventor de Arietes :
Permite cerrar el diámetro de tuberías de perforación determinados
o el hoyo abierto
Tipos de Ariete:
De tubería: Cierran solamente
el tamaño del diámetro externo
del tubo para el cual han sido
diseñados.
Ciegos: Cierran solamente el hoyo abierto
De corte: Cortan tubería y cierran el pozo
Carretos:
Son espaciadores entre los preventores, provistos de orificios donde se
conecta la linea que va al distribuidor de flujo usado para controlar las
arremetidas y la linea de matar el pozo por donde se bombea lodo pesado.
Acumulador:
Los preventores se abren o cierran con fluido hidráulico que va
almacenando bajo presión en un equipo llamado Acumulador. Varios
recipientes en forma de botella o esféricos están localizados en la unidad
de operaciones y es allí donde se guarda el fluido hidráulico. Posee líneas
de alta presión que llevan el fluido hidráulica a los preventores y cuando
las válvulas de control se activan, el fluido causa que los preventores
actúen.
Múltiple Estrangulador:
Ensamblaje de tuberías blindadas de alta presión con salidas laterales
controladas por válvulas manuales y automáticas.
La linea de estrangulación lo comunica con el conjunto de válvulas de
seguridad.
Cuando se activa el distribuidor de flujo se mantiene suficiente contrapresión
en el hoyo para que no continúe entrando fluidos desde la formación hacia el
pozo, al desviarse el lodo a través de las válvulas que restringen el flujo y lo
dirigen a los tanques de reserva, el separador de gas o al área de
acondicionamiento del lodo.
Linea de Matar:
Va desde la bomba de lodo al conjunto de válvulas de seguridad,
conectándose a estas en el lado opuesto a las líneas de estrangulación.. A
través de esta línea se bombea lodo pesado al pozo hasta que la presión se
haya restaurado, lo cual ocurre cuando se ejerce suficiente presión
hidrostática contra las paredes del hoyo para prevenir cualquier irrupción
del fluido al pozo
Tanque de Viaje:
Estructura metálica utilizada con la finalidad de contabilizar el volumen de
lodo en el hoyo durante los viajes de tubería.
Permite detectar si la sarta de perforación esta desplazando o manteniendo
el volumen dentro del hoyo cuando se meta o se saque tubería del mismo.
Separador de Gas:
La mayor parte del gas que acompaña a una surgencia se separa del
fluido después del estrangulador. Este es el gas del que se ocupa el
separador. El separador de gas permite que el gas que se separa del
fluido salga del sistema y gravite o sea expulsado hacia la línea de
quemado.
Cuando el lodo entra en el separador el choque de las corrientes de
fluido hace que las partículas disminuyan su velocidad cayendo al fondo
las más pesadas mientras las más livianas se elevan hacia la parte
superior
ALIVIO
GAS
GAS
CONTROLES
DEFLECTORES
CONTROL
DE NIVEL
TRAMPA
DE HUMEDAD
AGUA
LÍQUIDO
Degasificador:
Permite la separación continua de pequeñas cantidades de gas presentes en el
lodo para evitar la reducción de la Densidad del mismo, la eficiencia de las
Bombas de Lodo y la Presión Hidrostática ejercida por la columna de lodo
Arreglo de Impiderreventones utilizado en pozos profundos
Otras partes del taladro
Otras partes del taladro
Otras partes del taladro
Otras partes del taladro